(57)【要約】【課題】燃焼器具用放電点火装置において、使用時の熱応力による高電圧発生装置の断線や半田クラック等を抑制することができる。これによって、放電点火装置の信頼性や耐久性等を向上させる。【解決手段】高電圧発生装置２は、電源電圧を昇圧する点火トランス１２を有する。点火トランス１２は外部筐体１１内に収納されている。外部筐体１１内には、ガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂からなる樹脂封止剤２５が充填・封入されている。点火トランス１２の二次巻線に接続された出力端子２７は、点火プラグ３の放電電極３１と電気的に接続される。これら高電圧発生装置２と点火プラグ３とによって、燃焼器具用放電点火装置１が構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部筐体と、前記外部筐体内に収納され、電源電圧を昇圧する一次巻線および二次巻線を有する点火トランスと、前記外部筐体内に充填された樹脂封止剤とを備える高電圧発生装置と、
火花放電端として機能する先端部と前記二次巻線と電気的に接続される終端部とを有する放電電極と、前記放電電極を保護する絶縁碍子とを備える点火プラグとを具備し、
前記樹脂封止剤はガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂からなることを特徴とする燃焼器具用放電点火装置。
【請求項２】
前記ウレタン樹脂は-25〜-60℃の範囲のガラス転移点を有することを特徴とする請求項１記載の燃焼器具用放電点火装置。
【請求項３】
前記放電電極の終端部は前記二次巻線に接続された出力端子に直結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼器具用放電点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃焼器具や石油燃焼器具等の各種燃焼器具に用いられる放電点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスコンロや給湯器等の各種燃焼器具においては、着火源として放電点火装置が利用されている。燃焼器具用の放電点火装置としては、電源電圧を所定の高電圧に昇圧する点火トランスを備える高電圧発生装置と、ガスバーナ等の近傍に設置される点火プラグとを組合せた装置が一般的に使用されている。このような放電点火装置では、点火トランスで昇圧された二次側電圧により点火プラグの放電電極から火花を発生させることでガスバーナ等を着火させている。
【０００３】
放電点火装置の高電圧発生装置においては、点火トランスや回路ユニット等が収納された外部筐体内に、絶縁性の樹脂封止剤を充填して封止することが一般的である。各種電子機器における樹脂封止剤としてはエポキシ樹脂が多用されている。しかし、エポキシ樹脂は一般的に流動性に劣ることから、点火トランスや回路ユニット等が収納された外部筐体内への充填性に難点を有している。そこで、高電圧発生装置においては流動性が高いウレタン樹脂が封止剤として用いられている（特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、高電圧発生装置では点火トランスで発生する熱や環境温度の変化等に起因して樹脂封止剤が頻繁に膨張・収縮を繰り返すことになる。この樹脂封止剤の膨張・収縮に伴って、点火トランスや回路ユニットには熱応力や熱衝撃が印加される。その結果として、点火トランスにおいては巻線、特に線径が0.05mmというような極細の樹脂被覆銅線等が用いられている二次巻線に断線が生じるおそれがある。また、回路ユニットにおいてはダイオードや抵抗等の電子部品の半田付け部にクラックが生じる。ウレタン樹脂はエポキシ樹脂等に比べれば柔軟性に富むものの、放電点火装置の設置環境はより苛酷になってきているため、断線や半田クラック等の不良が発生しやすくなっている。
【０００５】
例えば、高電圧発生装置と点火プラグとの接続構造に関して、放電電極の先端電圧の低下等を防ぐために、高電圧発生装置の出力端子と放電電極とを直接接続することが提案されている（例えば特許文献２〜３等参照）。このような直結構造を適用した放電点火装置では、高電圧発生装置が点火プラグの比較的近くに設置されることから、高電圧発生装置により大きな熱負荷が印加される。このため、樹脂封止剤の膨張・収縮量も大きくなり、点火トランスや回路ユニットに断線や半田クラック等の不良が発生しやすい。
【特許文献１】特開平9-137944号公報
【特許文献２】特開平11-248155号公報
【特許文献３】特開平11-294766号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の燃焼器具用放電点火装置の高電圧発生装置は、使用時の温度変化に起因する樹脂封止剤の膨張・収縮に伴って、点火トランスや回路ユニットに断線や半田クラック等の不良が発生しやすいという問題を有している。特に、高電圧発生装置の出力端子と放電電極とを直結した放電点火装置では、使用時により大きな熱負荷が加わるため、断線や半田クラック等が生じるおそれが高まってしまう。このような熱応力による断線や半田クラック等の発生は、放電点火装置の信頼性や耐久性等を低下させるため、樹脂封止剤の熱応力緩和性等を高めることが強く望まれている。
【０００７】
本発明はこのような課題に対処するためになされたものである。本発明は使用時の熱応力等による断線や半田クラック等の不良発生を抑制することによって、信頼性や耐久性等を向上させた燃焼器具用放電点火装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１）
本発明の燃焼器具用放電点火装置は、外部筐体と、前記外部筐体内に収納され、電源電圧を昇圧する一次巻線および二次巻線を有する点火トランスと、前記外部筐体内に充填された樹脂封止剤とを備える高電圧発生装置と、火花放電端として機能する先端部と前記二次巻線と電気的に接続される終端部とを有する放電電極と、前記放電電極を保護する絶縁碍子とを備える点火プラグとを具備し、前記樹脂封止剤はガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂からなることを特徴としている。
【０００９】
本発明の燃焼器具用放電点火装置においては、外部筐体内に充填される樹脂封止剤としてガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂を用いている。このようなガラス転移点を有するウレタン樹脂は特に柔軟性に優れることから、点火トランスで発生する熱や環境温度の変化等に起因する熱応力や熱衝撃の緩和性を高めることができる。これによって、樹脂封止剤で封止された点火トランスや回路ユニットの断線や半田クラック等をより確実に抑制することが可能となる。
【００１０】
（請求項２）
本発明の燃焼器具用放電点火装置の一態様は、前記ウレタン樹脂が-25〜-60℃の範囲のガラス転移点を有する高電圧発生装置を具備する。このようなガラス転移点を有するウレタン樹脂は、熱応力や熱衝撃の緩和性に優れることに加えて、良好な耐熱性や強度等を有している。これによって、樹脂封止による点火トランスや回路ユニット等の信頼性向上効果を十分に得た上で、点火トランスや回路ユニットの断線や半田クラック等をより確実に抑制することが可能となる。
【００１１】
（請求項３）
本発明の燃焼器具用放電点火装置の別の一態様は、前記放電電極の終端部が前記二次巻線に接続された出力端子に直結されている高電圧発生装置を具備する。直結構造の放電点火装置は使用時により大きな熱負荷が加わる。このような直結構造の放電点火装置においても、熱応力や熱衝撃の緩和性に優れるウレタン樹脂を樹脂封止剤として用いることで、断線や半田クラック等を長期間にわたって有効に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃焼器具用放電点火装置によれば、点火トランスで発生する熱や環境温度の変化等に起因する熱応力や熱衝撃が樹脂封止剤でより有効に緩和される。このため、熱応力や熱衝撃による点火トランスや回路ユニットの断線や半田クラック等を抑制することができる。従って、放電点火装置の信頼性や耐久性等を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による燃焼器具用放電点火装置の構成を示している。同図に示す燃焼器具用放電点火装置１は、高電圧発生装置２と点火プラグ３とを具備している。このような燃焼器具用放電点火装置１は、例えばガスコンロや給湯器のようなガス燃焼器具や石油ファンヒータのような石油燃焼器具等の各種燃焼器具に用いられるものである。
【００１４】
高電圧発生装置２は絶縁性樹脂等の絶縁材料からなる外部筐体１１を有している。外部筐体１１内には、点火トランス１２とダイオードや抵抗等の電子部品１３をプリント基板１４に実装した回路ユニット１５とが収納されている。点火トランス（昇圧トランス）１２は、外周側に二次巻線が巻回されたコイルボビン１６を有している。コイルボビン１６の中心孔には一次巻線が巻回された鉄心等の磁気コア１７が挿通されている。点火トランス１２の一次巻線と二次巻線の巻数に基づいて、電源電圧は所定の高電圧に昇圧される。
【００１５】
コイルボビン１６には、一次巻線用の接続ピン１８、１８、さらに二次巻線用の出力ピン１９とアースピン２０が立設されている。これら接続用の各ピン１８、１９、２０には、例えば半田メッキ付き軟鋼線が用いられる。一次巻線用の接続ピン１８、１８と二次巻線用のアースピン２０は、それぞれ回路ユニット１５に接続されている。また、外部筐体１１の下端面２１に設けられた開口部には、電源端子２２、２２と共にアース端子２３を有する3端子型コネクタ、すなわち3本端子の接続プラグ２４が設置されている。
【００１６】
接続プラグ２４の電源端子２２、２２は、それぞれ回路ユニット１５を介して一次巻線用の接続ピン１８、１８に接続されている。また、アース端子２３は回路ユニット１５を介して二次巻線のアースピン２０に接続されている。電源端子２２、２２とアース端子２３は3本端子の接続プラグ２４を用いることによって、1つのコネクタにまとめられて配置されている。なお、二次巻線のアースピン２０は電源端子２２とは別に、外部筐体１１の外側に接続線を延ばして装置取付け面等に接地してもよい。
【００１７】
点火トランス１２と回路ユニット１５とが収納された外部筐体１１内には、ウレタン樹脂からなる樹脂封止剤２５が封入されている。樹脂封止剤２５として用いるウレタン樹脂は-25℃以下のガラス転移点を有している。ここで、樹脂封止剤２５は点火トランス１２および回路ユニット１５を構成する電子部品（ダイオードや抵抗等）１３の細部に対して密着した状態で固化している。高電圧発生装置２には、点火トランス１２で発生する熱や環境温度の変化等に基づく熱サイクルが繰り返し付加される。この熱サイクルに伴って樹脂封止剤２５が膨張・収縮を繰り返すことで、樹脂封止剤２５と密着している点火トランス１２や電子部品１３には熱応力が作用する。
【００１８】
従来の樹脂封止剤は柔軟性等が不十分であったことから、上記した樹脂封止剤の膨張・収縮に伴う熱応力や熱衝撃が直接点火トランス１２や電子部品１３に作用する。この熱応力の蓄積によって、断線や半田クラック等が生じていたものと考えられる。これに対して、上記したガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂は柔軟性に優れ、特に伸びが大きいという特性を有している。従って、このようなウレタン樹脂からなる樹脂封止剤２５によれば、熱サイクルの付加に伴って膨張・収縮を繰り返した際においても、それ自体の伸びで点火トランス１２や電子部品１３に作用する熱応力を低減することができる。すなわち、ガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂からなる樹脂封止剤２５は、熱応力や熱衝撃の緩和性に優れることから、点火トランス１２や電子部品１３に断線や半田クラック等が生じることを抑制することが可能となる。
【００１９】
特に、ガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂は伸びが大きいという特性を有することから、点火トランス１２や電子部品１３の断線や半田クラック等をより効果的に抑制することができる。すなわち、電子部品１３の半田付け部は圧縮応力には比較的強いものの引張応力に弱いことから、半田付け部に付加される引張応力がクラックの発生原因となる。また、例えば線径0.05mmというような極細の樹脂被覆銅線等が用いられる点火トランス１２の二次巻線についても、引張応力の付加で断線が生じやすい。これらに対して、大きな伸びを有するウレタン樹脂は熱サイクルに基づく引張応力の緩和性に優れる。よって、半田付け部のクラックや断線をより有効に抑制することができる。
【００２０】
樹脂封止剤２５に適用するウレタン樹脂には、ガラス転移点が-25℃以下であることを除いては通常の注型封止用途に適用される特性を有するウレタン樹脂が用いられる。ここで、樹脂封止剤には熱応力を軽減する上でフィラー（シリカ等）を配合することが一般的である。この実施形態における樹脂封止剤２５はそれ自体の柔軟性や伸びに基づいて、点火トランス１２や電子部品１３に作用する熱応力を緩和しているため、フィラーを実質的に含まないウレタン樹脂を適用することが好ましい。
【００２１】
また、ウレタン樹脂のガラス転移点に関しては、さらに-35℃以下であることがより好ましい。このようなウレタン樹脂によれば、点火トランス１２や電子部品１３に作用する熱応力をより一層低減することができる。ただし、ウレタン樹脂のガラス転移点があまり低すぎると耐熱性や強度等が低下するため、ウレタン樹脂のガラス転移点は-60℃以上であることが好ましい。すなわち、樹脂封止剤２５にはガラス転移点が-25〜-60℃の範囲のウレタン樹脂を使用することが好ましく、さらにはガラス転移点が-35〜-60℃の範囲のウレタン樹脂がより好ましい。
【００２２】
上述した高電圧発生装置２の具体例として、ガラス転移点が-32℃のウレタン樹脂を樹脂封止剤２５として外部筐体１１内に充填して封止したもの（実施例１）、ガラス転移点が-53℃のウレタン樹脂を樹脂封止剤２５として外部筐体１１内に充填して封止したもの（実施例２）、従来のウレタン樹脂製封止剤（ガラス転移点＝-20℃）を外部筐体１１内に充填して封止したもの（比較例１）をそれぞれ5個ずつ作製した。これら各高電圧発生装置に対して、以下に示す要領で耐熱サイクル試験を実施した。
【００２３】
耐熱サイクル試験は、実施例１〜２および比較例１による高電圧発生装置（各5個）に対して、-40℃×0.5hr＋100℃×0.5hrの熱サイクルを印加して実施した。このような熱サイクルを、100サイクル、200サイクル、400サイクル、600サイクル、800サイクル、1000サイクル、1200サイクル印加した後に、それぞれ点火トランスの断線の有無と電子部品の端子の半田付け部におけるクラックの発生度合いを評価した。断線の有無の評価結果を表１に、またクラックの発生度合いの評価結果を表２に示す。
【００２４】
なお、電子部品の端子（リードピン）の半田付け部におけるクラックの発生度合いは、ランク0：半田付け部の表面が滑らかでクラックの影が見えない、ランク1：半田付け部にクラックの影が見る（小さなマイクロクラック）、ランク2：半田付け部にクラックの大きな影が見える（マイクロクラック）、ランク3：半田付け部に目視でもクラックの影が見える（表面がひび割れ状態）、ランク4：クラックがピンを中心に0/6〜1/6周（60°未満）、ランク5：クラックがピンを中心に1/6〜2/6周（120°未満）、の基準に基づいて評価した。なお、ランク5が製品として不良に相当する。
【００２５】
【表１】
2005147599.tif 000003
【００２６】
【表２】
2005147599.tif 000004
【００２７】
表１および表２から明らかなように、実施例１〜２による高電圧発生装置は熱サイクルを繰り返し印加した場合においても断線の発生を安定して抑制できることが分かる。さらに、半田付け部のクラックも有効に抑制することができる。これらの評価結果から、ガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂を樹脂封止剤２５として用いた高電圧発生装置２は、信頼性および耐久性に優れることが分かる。
【００２８】
上述したような樹脂封止剤２５が封入された外部筐体１１の上端面側には、点火プラグ３の取付け部となる筒状部２６が突設されている。筒状部２６は外部筐体１１の内部と連通している。この筒状部２６内に出力端子２７が配置されている。出力端子２７は点火トランス１２の出力ピン１９と電気的に接続されている。出力端子２６の先端部（筒状部２６内に露出している部分）には、メス型のコネクタが装着されている。この実施形態ではコネクタにプラグコンタクト２８を用いている。
【００２９】
一方、点火プラグ３は耐熱性金属棒からなる放電電極３１を有している。放電電極３１の先端部３２は燃焼器具のバーナ近傍に設置され、火花放電端として機能するものである。この放電電極３１の外周部は、その先端部３２と終端部３３を露出するように絶縁碍子３４で覆われている。放電電極３１は絶縁碍子３４で保護されている。絶縁碍子３４にはアルミナ等の耐熱性でかつ絶縁性のセラミックス材が用いられる。なお、絶縁碍子３４の終端部３３側には、高電圧発生装置２への取付け部を構成する凹部３５が設けられている。放電電極３１の終端部３３は凹部３５内に露出している。
【００３０】
放電電極３１の終端部（接続端）３３は、高電圧発生装置２の出力端子２７と直結するための接続プラグとして利用され、その先端はテーパ状（例えば針状）に加工されている。そして、放電電極３１の終端部３３は図２に示すように、出力端子２７に装着されたプラグコンタクト２８に挿入接続される。それと同時に、絶縁碍子３４の端部に設けられた凹部３５は高電圧発生装置２の筒状部２５に装着される。このような構造によって、高電圧発生装置２と点火プラグ３とは機械的に結合されかつ電気的に接続されている。
【００３１】
このようなプラグインコンタクト形式の直結構造によれば、中間の高圧ケーブル等に起因する容量成分の発生を防止することができる。さらに、放電電極３１と出力端子２７とを着脱自在に接続可能とした上で、それらの電気的な接続信頼性を高めることができる。ここで言う直結構造とは、放電電極３１と出力端子２７との間に高圧ケーブル等を介在させることなく、直接接続した接続形態を指すものである。なお、この実施形態ではプラグコンタクト２８を用いたが、直結構造は上記した接続形態に限定されるものではない。例えば、圧縮型もしくは圧着型接続端子等を用いて、放電電極３１と出力端子２７とを直結することも可能である。
【００３２】
また、上述した放電点火装置１は図２に示したように、点火プラグ３のみを取付け治具３６で燃焼器具本体に設置することができる。すなわち、高電圧発生装置２を燃焼器具本体に取付けることなく、点火プラグ３の取付けのみで放電点火装置１全体を支持することができる。これによって、放電点火装置１の部品コストや取付けコスト等を削減することができる。さらに、電源端子２２、２２とアース端子２３とを有する接続プラグ２４には、図２に示したように、電源線４１と共にアース線４２を有するメス型コネクタ４３が接続される。図示を省略したが、電源線４１は点火装置外部の電源装置に接続されている。また、アース線４２は燃焼器具本体等に接地されている。
【００３３】
このような燃焼器具用放電点火装置１においては、電源端子２２から入力された電圧を高電圧発生装置２の点火トランス１２で所定の電圧まで昇圧することによって、出力端子２６に高電圧を発生させる。この高電圧は出力端子２６から点火プラグ３の放電電極３１に印加され、放電電極３１の先端部（火花放電端）３２から火花を発生させる。放電点火装置１は放電電極３１の先端部３２で発生させた火花によって、ガスバーナや石油バーナ等を着火するものである。
【００３４】
上述したように、この実施形態の燃焼器具用放電点火装置１においては、樹脂封止剤２５にガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂を用いているため、点火トランス１２や電子部品１３に作用する熱応力を低減することができる。これによって、点火トランス１２や電子部品１３に断線や半田クラック等が生じることを有効に抑制することが可能となる。特に、直結構造の放電点火装置は使用時により大きな熱負荷が加わる。このような直結構造の放電点火装置においても、点火トランス１２や電子部品１３の断線や半田クラック等を長期間にわたって有効に抑制することができる。従って、信頼性や耐久性等に優れる放電点火装置１を提供することが可能となる。
【００３５】
次に、本発明の燃焼器具用放電点火装置の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図１および図２と同一部分については同一符号を付し、その説明を一部省略する。図３は高電圧発生装置２と点火プラグ３とを離して設置する場合を示している。すなわち、点火プラグ３はガスバーナ等の近傍位置に取付けられる。一方、高電圧発生装置２は燃焼器具内の空きスペース等に設置されることがあり、このような場合には点火プラグ３と高電圧発生装置２とが離間して設置される。図３に示す燃焼器具用放電点火装置１は、点火プラグ３と高電圧発生装置２との距離に応じた長さの放電電極３１を有している。このような場合においても、樹脂封止剤２５にガラス転移点が-25℃以下のウレタン樹脂を用いることで、点火トランス１２や電子部品１３の断線や半田クラック等を抑制することができる。
【００３６】
ここで、図３に示す放電電極３１の先端部３２側は絶縁碍子３４で保護されているものの、設置距離分に応じて延長した部分は絶縁碍子３４で保護されていない露出部３７とされている。放電電極３１の一部が露出していると容量成分やノイズの発生原因となることから、図４に示すように放電電極３１の露出部３７を絶縁管で覆うことが好ましい。なお、図４は曲折した放電電極３１を有する放電点火装置１を示している。例えば、近年のガス給湯器ユニットは設置場所の制約により薄型化が要求されている。薄型化した給湯器ユニットの内部等に放電点火装置１を組み込む際には、放電電極３１を曲折して配置しなければ対応できない場合もある。
【００３７】
図４に示した放電点火装置１は曲折させた放電電極３１を有している。この曲折させた放電電極３１の周囲には、曲折部を境として第１の絶縁管４１と第２の絶縁管４２とが配置されている。このような2つの絶縁管４１、４２で放電電極３１の露出部３７の大部分が覆われている。なお、図３に示す直線状の放電電極３１の場合には、1つの絶縁管で覆うことが可能であることは言うまでもない。絶縁管４１、４２はアルミナ等の耐熱性でかつ絶縁性のセラミックス材により形成されており、放電電極３１の直径より大径の内径を有している。このような絶縁管４１、４２内に放電電極３１が挿通されている。
【００３８】
絶縁管４１、４２の内壁面と放電電極３１の外周面との間には空隙が設けられている。この空隙により放電電極３１の露出部３７の周囲には空気層（誘電率＝1）が形成されている。この空気層に基づいて放電電極３１の露出部３７に起因する容量成分の発生が抑えられることから、放電電圧の低下を抑制することが可能となる。また、放電電極３１の露出部３７を絶縁管４１、４２で覆うことによって、露出部３７からのノイズ発生を抑制することができる。これによって、放電電極３１に近接した位置に存在するマイコン等の電子制御機器の誤動作を防ぐことが可能となる。
【００３９】
なお、本発明の燃焼器具用放電点火装置において、点火プラグの放電電極と高電圧発生装置の出力端子との接続は、必ずしも直結構造に限られるものではない。本発明は放電電極と出力端子との間を高圧ケーブルで電気的に接続した放電点火装置に適用することも可能である。また、上述した各実施形態では1個の点火プラグを有する放電点火装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は高電圧発生装置に2個もしくはそれ以上の点火プラグを接続した放電点火装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態による燃焼器具用放電点火装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す燃焼器具用放電点火装置の組立て状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による燃焼器具用放電点火装置の構成を一部断面で示す図である。
【図４】図３に示す燃焼器具用放電点火装置の変形例を一部断面で示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１……燃焼器具用放電点火装置、２……高電圧発生装置、３……点火プラグ、１１……外部筐体、１２……点火トランス、２５……樹脂封止剤、３１……放電電極、３２……先端部（火花放電端）、３３……終端部（接続端）、３４……絶縁碍子。
【図１】
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【図２】
2005147599.tif 000006
【図３】
2005147599.tif 000007
【図４】
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